Взаимосвязь показателей углеводно-липидного обмена с обеспеченностью организма хромом, цинком и магнием у взрослых некоренных жителей Ханты-Мансийского автономного округа

Ханты-Мансийская государственная медицинская академия

Расположенный на севере Тюменской области Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО) уникален по своим природным богатствам и технико-экономическим показателям. Современный Ханты-Мансийский автономный округ по праву гордится своим настоящим: весомым вкладом в экономику страны, мощнейшим топливно-энергетическим комплексом, лесной и рыбной промышленностью, динамично развивающейся городской инфраструктурой и многим другим. Развитие нефтегазового комплекса Западной Сибири привело к активному перемещению населения из разных климатических зон на территорию Ханты-Мансийского автономного округа - Югры [8].

Сочетание колебаний температуры и атмосферного давления, высокой относительной и низкой абсолютной влажности, жесткого ветрового режима, значительных изменений солнечной активности, флюктуации геомагнитных полей, выраженной фотопериодичности, а также ультрафиолетового дефицита обусловливают особую структуру климата северных регионов. По совокупности климатических характеристик и с учетом общебиологического действия указанных факторов, их сочетания и степени выраженности территории Севера в целом могут быть отнесены к зоне дискомфортных природно-климатических условий проживания с элементами выраженной экстремальности по ряду показателей, которые предъявляют повышенные требования к функциональным системам организма человека [1]. Это в первую очередь относится к сердечно-сосудистой системе, которая одна из первых реагирует на неблагоприятные условия внешней среды и включается в процесс адаптации к экстремальным условиям [5]. В настоящее время получены многочисленные дополнительные научные данные, подтверждающие взаимосвязь между неадекватной обеспеченностью организма человека макро- и микроэлементами и возникновением различных заболеваний, в т. ч. связанных с метаболическими нарушениями [2, 9-13]. Кроме того, доказано, что длительное проживание на территории урбанизированного Севера нашей страны приводит к новому уровню функционирования основных систем организма, с формированием «северного» метаболизма, в частности, в виде изменения углеводно-липидного обмена [20].

Цель: установить корреляционные связи между концентрацией в крови глюкозы, гликозилированного гемоглобина, липидов и содержанием в волосах хрома, цинка и магния у взрослых некоренных жителей северного региона.

Материал и методы исследования. Под наблюдением находились 88 взрослых некоренных жителей ХМАО (доноры), более 5 проживающих в севреном регионе: г. Когалыме, г. Ханты-Мансийске и Сургутском районе. Генднерный состав обследованных лиц: мужчин 33 (37,5%), женщин 55(62,%) Средний возраст - 39,6±11,2 г.

В соответствии со статьями 30-34, 61 Основ законодательства РФ об охране здоровья граждан от 22.07.1993 г. № 5487-1, ст.18, 20-22, 28, 41 Конституции Российской Федерации, обследуемые пациенты давали информационное добровольное согласие на выполнение диагностических исследований, а в соответствии с требованиями статьи 9 Федерального закона от 27.07.2006 «О персональных данных» № 152-ФЗ - на обработку персональных данных.

У всех обследованных лиц в медицинских учреждениях строго натощак проводился забор крови из локтевой вены в утренние часы (8-10 ч). Забор крови осуществлялся в одноразовые системы - vacutainer.

Лабораторное обследование включало определение параметров: концентрация глюкозы крови, гликозилированного гемоглобина и липидограммы: общего холестерина (ОХС), липопротеидов высокой плотности (ЛПВП), липопротеидов низкой плотности (ЛПНП), триглицеридов (ТГ). Концентрацию глюкозы определяли строго натощак в плазме венозной крови гексокиназным методом. Гликозилированный гемоглобин (HbA1С%) определяли в цельной крови с антикоагулянтом (ЭДТА) фотометрическим методом. Биохимические исследования липидного профиля проводили в клинико-диагностической лаборатории на биохимическом автоматическом анализаторе «Konelab 60i» (Финляндия) ферментативными калориметрическими методами реактивами «Termo electron corparation» (Финляндия). Полученные результаты сравнивали с референтными величинами [3].

В волосах всех обследованных лиц было проведено определение химических элементов, играющих ключевую роль в регуляции обмена углеводов и жиров: хрома (Cr), цинка (Zn) и магния (Mg) в составе 25 химических элементов. Аналитические исследования выполнены в испытательной лаборатории АНО «Центр Биотической Медицины» (ЦБМ, г. Москва) комбинацией методов атомной эмиссионной спектрометрии и масс - спектрометрии с индуктивно связанной аргоновой плазмой (АЭС-ИСП, МС-ИСП). Пробоподготовку и анализ образцов проводили в соответствии с требованиями МАГАТЭ, методическими рекомендациями МЗ СССР и ФЦГСЭН МЗ РФ [7]. Полученные результаты сопоставлялись с референтными величинами для лиц соответствующего возраста [16]. Накопились убедительные данные в пользу того, что элементный состав волос наиболее объективно (в сравнении с другими биосубстратами) отражает элементный статус организма в целом [10, 13].

Вычисляли среднюю величину вариационного ряда (M), ошибку средней арифметической (m), в качестве мер рассеивания параметров с нормальным распределением определяли минимальное (min) и максимальное (max) значения. В случае ненормального распределения и наличия ряда экстремальных значений использовали 25 и 75 перцентили. Полученный цифровой материал обрабатывали с использованием программы MS Excel и STATISTICA 8.0.

Результаты исследования и их обсуждение. В результате проведенного биохимического исследования установлено, что средние величины концентрации в крови глюкозы, гликозилированного гемоглобина и липидов находились в диапазоне физиологически оптимальных значений, но нами были обнаружены значительные внутригрупповые различия (табл.1).

Таблица 1. Показатели концентрации глюкозы, гликозилированного гемоглобина и липидов в крови у населения ХМАО - Югры (ммоль/л.)

Таблица 1. Показатели концентрации глюкозы, гликозилированного гемоглобина и липидов в крови у населения ХМАО - Югры (ммоль/л.)

Внутригрупповые различия в биохимических показателях углеводно-липидного обмена обследованных взрослых лиц ХМАО представлены в табл. 2.

Таблица 2. Распределение взрослого некоренного населения ХМАО-Югры по показателям углеводно-липидного обмена (абс. / %)

Таблица 2. Распределение взрослого некоренного населения ХМАО-Югры по показателям углеводно-липидного обмена (абс. / %)

Итак, у значительной части практически здоровых лиц из числа взрослого некоренного населения ХМАО выявлены нарушения углеводно-липидного обмена, имеющие атерогенную направленность, что является предикторами развития атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний.

Это особенно важно для некоренных жителей северных высоких широт, т.к. жизнь в суровых условиях Севера сопровождается увеличением функциональных нагрузок на организм, создавая тем самым большой риск нарушения или утраты здоровья. Работой В.А. Хрущева и В.И. Хаснулина [21] доказано, что на первом месте среди северной патологии стоят сердечно-сосудистые заболевания, не столько как причина временной нетрудоспособности, сколько причина настоящей и будущей смертности. Для Севера характерным является развитие атеросклероза в трудоспособном и молодом возрасте, что связано с изменением обмена веществ в ответ на действие холодового фактора, особенно у лиц, работающих на открытом воздухе. Интенсивность этих изменений нарастает в широтном направлении. Тяжесть и степень выраженности атеросклероза возрастает пропорционально длительности северного стажа [6].

Оценка состояния обмена химических элементов в организме человека позволяет с достаточной точностью судить об эффективности работы его морфологических систем и риске развития тех или иных патологических состояний, что дает возможность использовать такую оценку в качестве средств донозологической диагностики. Принимая во внимание это обстоятельство, несомненный интерес представляло проведение анализа обеспеченности биоэлементами, принимающими участие в регуляции углеводно-липидного обмена, а именно Cr, Zn и Mg (табл. 3).

Таблица 3. Содержание в волосах взрослых некоренных жителей ХМАО - Югры хрома, цинка и магния (мкг/г.)

Таблица 3. Содержание в волосах взрослых некоренных жителей ХМАО - Югры хрома, цинка и магния (мкг/г.)

Анализ полученных результатов показал, что средние величины концентрации изучаемых биоэлементов находился в диапазоне физиологически оптимальных значений для лиц соответствующего возраста [16]. Однако были выявлены выраженные индивидуальные различия, представленные в табл. 4.

Обращает на себя внимание нередко встречающиеся нарушения обеспеченности жизненно важными химическими элементами, принимающими участие в регуляции углеводно-липидного обмена, условно здоровых лиц северного региона особенно выраженными в отношении Mg. При этом, по мнению А.В. Скального, избыточное накопление последнего свидетельствует о нарушении обмена Mg и ускоренном выведении его из организма [17].

Таблица 4. Распределение взрослых жителей ХМАО по степени обеспеченности жизненно хромом, цинком и магнием, абс/%

Таблица 4. Распределение взрослых жителей ХМАО по степени обеспеченности жизненно хромом, цинком и магнием, абс/%

В табл. 5 представлены корреляционные связи между показателями углеводно-липидного обмена и биоэлементами, принимающими участие в его регуляции.

Сильная обратная корреляционная связь между концентрацией глюкозы в крови и содержанием Cr в волосах (r=-0,701) и значительная обратная взаимосвязь между гликозилированным гемоглобином и Cr (r=-0,586) наглядно показывают значимость влияния Cr на углеводный обмен (табл. 5).

Таблица 5. Корреляционные связи между показателями углеводно-липидного обмена и содержанием в волосах Cr, Zn и Mg у взрослого некоренного населения ХМАО-Югры

Таблица 5. Корреляционные связи между показателями углеводно-липидного обмена и содержанием в волосах Cr, Zn и Mg у взрослого некоренного населения ХМАО-Югры

Известно, что Cr усиленно выводится из организма в случае преимущественного питания макаронными изделиями, белым хлебом и сладостями - это тоже ведёт к его недостатку, а потом дефициту. Организму человека Cr жизненно необходим - он входит в состав всех клеток, и ни один орган или ткань не обходится без этого элемента. Вместе с инсулином Cr помогает организму усваивать глюкозу и приводит в норму углеводный обмен: помогает инсулину регулировать процессы метаболизма, и вообще облегчает его задачу - в присутствии Cr организму требуется меньше инсулина. Кроме того, он способствует поддержанию здорового веса, а также нормализует функцию щитовидной железы [10, 19].

Участвуя в регуляции липидного обмена, Cr не даёт накапливаться в крови ЛПНП - он способствует их расщеплению и выведению, а ЛПВП, холестерин, напротив, в присутствии Cr - накапливается. В этой связи, значимость адекватной обеспеченности Cr для жирового обмена показана значительными обратными взаимосвязями между концентрацией в крови ЛПНП (r=-0,524), ТГ (r=-0,647) и прямой умеренной корреляционной связью ЛПВП и Cr (r=+0,419) (табл. 5).

Синергизм влияния двух эссенциальных микроэлементов на углеводный обмен демонстрирует прямая взаимосвязь Zn и Cr (r=+0,418). Это полностью подтверждается исследованиями, проведенными учеными РФ и других стран [4, 13, 17].

Цинк в металлоферментах присутствует в активном центре, принимая непосредственное участие в катаболических процессах и входит в состав антиоксидантного фермента цинк-зависимой супероксиддисмутазы, тем самым повышает уровень энергетического обмена и повышает интенсивность распада жиров [15]. Это наглядно показано выявленными нами умеренными обратными корреляционными связями между содержанием Zn в волосах у обследованных лиц и концентрацией в крови ЛПНП (r=-0,352) и ТГ(r=-0,486) и, соответственно, прямой умеренной взаимосвязью между Zn и ЛПВП (r=+0,314) (табл. 5).

Чрезвычайно важна роль Zn в углеводном обмене и деятельности поджелудочной железы, где он принимает участие в биосинтезе и депонировании инсулина: в β-клетках. Поэтому при хронической нехватке этого микроэлемента возникает риск развития сахарного диабета [15]. Итак, при значительном поступлении глюкозы наблюдается значительный «расход» Zn на её утилизацию, что наглядно показано обнаруженными нами значительными обратными взаимосвязями между концентрацией в крови глюкозы (r=-0,526) и гликированного гемоглобина (r=-0,617) и содержанием Zn в волосах у взрослых некоренных жителей ХМАО.

Установлено, что Mg является эссенциальным кофактором более 40 ферментов, необходимых для физиологического обмена углеводов (гексокиназа, глюкокиназа, фосфофруктомутаза, елоназа и др.), и более 30 ферментов липидного метаболизма (ацил-КоА синтетазы среднецепочечных жирных кислот, лецитин-холестерин ацетилтрансферазы, лигазы длинноцепочечных жирных кислот и др.), способствует повышению чувствительности тканей к инсулину. Магний также необходим для химических реакций, которые позволяют инсулину продвигать глюкозу в клетки, где глюкоза участвует в процессе выработки энергии для организма. Если Mg недостаточно, уровень инсулина и глюкозы в организме возрастает. Известно, что лишняя глюкоза депонируется в виде жира, что ведет к избыточной массе тела. Кроме того, Mg отвечает за такие важные процессы как выработка энергии в клетках и нейтрализация кислотности, при расщеплении пищи в кишечнике обеспечивает выведение из организма лишнего холестерина [14, 18].

Нами была обнаружена прямая умеренная взаимосвязь между концентрацией ЛПВП в крови и содержанием Mg в волосах у взрослых некоренных жителей ХМАО (r=+0,391). Соответственно, выявлена обратная взаимосвязь между концентрацией ЛПНП и Mg (r=-0,285) и ТГ и Mg (r=-0,452). Взаимосвязи обеспеченности Mg организма и концентрации в крови других показателей углеводного обмена и содержания волосах Zn и Cr не достигают статистической значимости (табл. 5).

Не исключено, что длительный дефицит Mg может быть одним из условий для манифестации и развертывания генетически детерминированной программы атеросклероза. Недостаток Mg снижает антиоксидантную защиту организма. В условиях атерогенной диеты, недостаток в пище Mg способствует очень раннему (вплоть до детского и подросткового возраста) началу развития склеротического поражения сосудов и, наоборот, назначение магния приводит к регрессу гиперхолестеринемии. Недостаток Mg также влияет на жирнокислотный состав крови, блокируя синтез арахидоновой кислоты. При дефиците Mg в крови повышено содержание ТГ, хиломикронов, ЛПОНП и ЛПНП, и, наоборот, снижен уровень ЛПВП [12, 13, 17].

Таким образом, обнаруженные нами корреляционные связи между показателями углеводно-липидного обмена с одной стороны и обеспеченностью эссенциальными химическими элементами с другой стороны свидетельствует, во-первых, о тесной взаимосвязи между вышеназванными видами обменов, а во-вторых, о возможности коррекции последних путем оптимизации биоэлементного статуса индивидов. Поэтому первичный скрининг, направленный на выявление нарушений обмена макро - и микроэлементов, и их медикаментозная коррекция должны стать концептуальным направлением современной медицины.

Список использованных источников:

  1. Аверьянова И.В., Маскимов А.Л., Вдовенко С.И. Морфофункциональные перестройки при длительных периодах адаптации у постоянных жителей внутриконтинентальной зоны Северо-Востока России // Экология человека. - 2015. - №2. - С. 12-19.
  2. Агаджанян Н.А., Нотова С.В. Стресс, физиологические и экологические аспекты адаптации, пути коррекции. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ. - 2009. - 274 с.
  3. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом // Сахарный диабет. Пятый выпуск. - 2011. - №3. Приложение. - С. 2-72.
  4. Биоэлементный статус населения Беларуси: экологические, физиологические и патологические аспекты / Под ред. Н.А. Гресь, А.В. Скального. - Минск: Харвест, 2011. - 352с.
  5. Здоровье населения Ямало-Ненецкого автономного округа: состояние и перспективы / Под ред. чл.-корр. РАМН, проф. А.А. Буганова. – Омск: Надым, 2006. - 809с.
  6. Зуевский В.П., Карпин В.А., Катюхин В.Н., Соколов С.В., Гиновкер А.Г. Окружающая среда и здоровье населения Ханты-Мансийского автономного округа. Сургут, 2001. 70 с.
  7. Иванов С.И., Подунова Л.Г., Скачкова В.Б. и др. Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрии: Метод. указ. (МУК 4.1.1482-03, МУК 4.1.1483-03). - М.: ФЦ Госсанэпиднадзора МЗ России, 2003. – 56 с.
  8. Коновалова О.С., Брынза Н.С., Гагина Т.А., Коновалова Н.А., Пономарева М.Н., Нямцу А.М., Баязитова А.Р. Организационные подходы к профилактике неинфекционных заболеваний у мигрантов в условиях Западной Сибири // Медицинская наука и образование Урала. - 2015. - №3(83). - С.98-100.
  9. Корчина Т.Я. Донозологическая диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы у населения северного региона // Экология человека. - 2013. - №5. - С. 8-13.
  10. Корчина Т.Я., Корчин В.И. Витамины и микроэлементы: особенности северного региона. Ханты-Мансийск: ИД «Новости Югры», 2014. – 516 с.
  11. Некрасов В.И., Скальный А.В., Дубовой Р.М. Роль микроэлементов в повышении физических резервов организма человека // Вестник Российской ВМА. - 2006. - № 1. - С. 111-112.
  12. Нотова С.В., Мирошников С.В., Барабаш А.А. Особенности элементного статуса у лиц с различным уровнем липидного обмена // Технология живых систем. - 2010. - Т. 7, №37. - С. 31-34.
  13. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. - СПб.: Наука, 2008 - 544с.
  14. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины, макро - и микроэлементы/ Обучающие программы РСЦ института микроэлементов ЮНЕСКО. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 954 с.
  15. Скальный А.В. Цинк и здоровье человека. - Оренбург: РИК ГОУ ОГУ, 2003. – 80 с.
  16. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученных методом ИСП-АЭС (АНО ЦБМ)// Микроэлементы в медицине. - 2003. -Т.4, №1. - С. 55-56.
  17. Скальный, А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. - М.: ОНИКС 21 век; Изд-во «Мир», 2004. – 215 с.
  18. Скальный А.В. Магний: энергия жизни, уверенность, сила. - М.: МедЭкспертПресс, 2004. - С. 27-29, 33-38.
  19. Скальный А.В., Тармаева Н.Ю., Скальная М.Г., Решетник А.А. Питание и элементный статус детского населения Восточной Сибири. - Иркутск: РИК ИВВАИУ, 2008. - 293с.
  20. Соломатина Л.В., Буганов А.А. Здоровье трудоспособного населения Ямало-Ненецкого автономного округа // Профилактика заболеваний и укрепление здоровья. - 2007. - № 5.- С. 34-35.
  21. Хаснулин В.И., Хаснулина А.В. Северный стресс и формирование артериальной гипертензии на Севере // Научный медицинский вестник Югры, 2012. - №1-2. - С. 283-289.